Розділ «3.7. Біохімічні методи»

Причиною численних спадкових порушень обміну речовин є різноманітні дефекти ферментів, які виникають унаслідок мутацій відповідних генів. Такі захворювання називають ферментопатіями (ензимопатіями). Найпоширенішими е фенілкетонурія, алкаптонурія, галактоземія, муковісцидоз, хвороба Гоше, хвороба Тея — Сакса, альбінізм та ін. Біохімічні показники (первинний продукт гена, накопичення патологічних метаболітів в організмі хворого) чіткіше відображають сутність хвороби порівняно з клінічними показниками.

Використання хроматографії, електрофорезу, спектроскопії тощо дає змогу визначити будь-які метаболіти, специфічні для конкретної спадкової хвороби.

Хроматографія — це спосіб розділення різних сумішей на складові. Метод полягає в тому, що в нерухомому середовищі, через яке протікає розчинник, кожний компонент, захоплений ним, рухається із певною швидкістю, незалежною від швидкостей інших компонентів. Якщо, наприклад, суміш пігментів, які визначають зелений колір рослини, розчинити в певному розчиннику і пропустити через нерухоме середовище, наприклад через мелену крейду, то вона розділиться на кілька різних пігментів. За таким самим принципом визначають наявність певного ферменту в складній суміші різноманітних речовин організму.

Електрофорез — це модифікація хроматографії, що дає змогу розділити молекули з різними зарядами. У хроматографічному середовищі під дією електричного поля різні молекули суміші рухаються в той чи інший бік залежно від їх відносних мас та зарядів. Електрофорез широко застосовують для виокремлення та ідентифікації амінокислот.

Спектроскопія полягає у визначенні будови молекул різноманітних речовин за допомогою спеціальних приладів — спектроскопів. Залежно від типу приладу спектроскопію здійснюють в ультрафіолетовій, видимій або інфрачервоній частинах спектра. Світло пропускають через досліджувану речовину і аналізують його спектр на виході. Кожний хімічний елемент має характерні лінії у спектрі, тому можна визначити хімічну структуру молекули досліджуваної речовини. У такий спосіб ідентифікують певний фермент чи іншу хімічну сполуку в організмі або визначають будову раніше не відомої речовини.

Об'єктами біохімічних аналізів можуть бути сеча, піт, плазма та клітини крові, культури клітин (фібробласти, лімфоцити).

Біохімічні методи — визначення наявності певних речовин (переважно первинних продуктів генів — ферментів та патологічних метаболітів з метою діагностування спадкових хвороб).

Біохімічні методи дуже трудомісткі, потребують спеціального обладнання, тому їх не можна використовувати для масових популяційних досліджень з метою раннього виявлення хворих із спадковою патологією обміну. Останнім часом у різних країнах розробляють і використовують для масових досліджень спеціальні програми. Перший етап такої програми називають скринінгом (англ. screening — просіювання), що полягає у виокремленні серед великої кількості обстежуваних імовірно хворих, які мають певні спадкові відхилення від норми. На цьому етапі звичайно застосовують прості та доступні експрес-методи для виявлення продуктів обміну у сечі, крові. На другому етапі проводять уточнення (підтвердження чи спростування діагнозу) з використанням точних хроматографічних методів визначення ферментів, амінокислот тощо.

Використовують також мікробіологічні тести, які ґрунтуються на тому, що деякі штами бактерій ростуть тільки в середовищах, котрі містять певні амінокислоти, вуглеводи. Якщо у крові або сечі є необхідна для росту речовина, то у чашці Петрі навколо фільтрувального паперу, просоченого однією з цих рідин, спостерігається активне розмноження бактерій, чого не відбувається у разі тестування крові або сечі здорової людини.

Біохімічні методи застосовують також і для виявлення гетерозиготних носіїв спадкових аномалій, які у фенотипі проявляються невиразно. Це роблять за допомогою біохімічного тестування, мікроскопічного дослідження клітин крові та тканин, визначення активності певного ферменту, зміненого внаслідок мутації тощо. Такі заходи необхідні для своєчасного лікування та профілактики, а також визначення вірогідності народження хворої дитини в генетично ризико-вій сім'ї.